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篇(1)

【關(guān)鍵詞】高層建筑；抗震設(shè)計(jì)；破壞特點(diǎn)；設(shè)計(jì)方法

1．地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的破壞特點(diǎn)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，關(guān)于抗震設(shè)計(jì)也在不斷優(yōu)化。近幾十年國(guó)內(nèi)外發(fā)生的多次大地震資料中可以得出，在靜荷載下受力合理的結(jié)構(gòu)，在地震作用下就呈現(xiàn)出受力不合理而破壞，這是因?yàn)樵诘卣鹱饔孟陆ㄖ锏膭?dòng)力反應(yīng)有其特殊性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 地基方面

（1）在具有較厚軟弱沖積土層場(chǎng)地，高層建筑的破壞率顯著增高；（2） 地基土液化導(dǎo)致地基不均勻沉降，從而引起上部結(jié)構(gòu)損壞或整體傾斜；（3） 建造在不利或危險(xiǎn)地段的房屋建筑，因地基破壞導(dǎo)致房屋損壞。（4）當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的基本周期與場(chǎng)地自振周期相近時(shí)，因共振效應(yīng)破壞程度將加重。

1.2 結(jié)構(gòu)體系方面

（1）采用“填墻框架”的房屋結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)平面內(nèi)柱上端易發(fā)生剪切破壞，外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切型破壞；（2） 采用框架一抗震墻體系的房屋結(jié)構(gòu)，破壞程度較輕；（3）采用“底框結(jié)構(gòu)”體系的房屋，剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴(yán)重；采用“填墻框架”體系的房屋，當(dāng)?shù)讓訛槌ㄩ_(kāi)式框架間未砌磚墻，底層同樣遭到嚴(yán)重破壞；（4）采用鋼筋混凝土板、柱體系結(jié)構(gòu)的建筑，因樓板沖切或因樓層側(cè)移過(guò)大、柱腳破壞，各層樓板墜落重疊在地面。

1.3 剛度分布方面

（1）矩形平面布置的建筑結(jié)構(gòu)，電梯井等抗側(cè)力構(gòu)件的布置當(dāng)存在偏心時(shí)，因發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而使震害加重；（2）采用三角形、L 形等不對(duì)稱平面的建筑結(jié)構(gòu)，同樣在地震作用因發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而使震害加重。

1.4 構(gòu)件形式方面

（1）在框架結(jié)構(gòu)中，通常柱的破壞程度重于梁、板；（2）鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會(huì)出現(xiàn)斜向或交叉裂縫；（3） 配置螺旋箍筋的混凝土柱，當(dāng)層間位移角達(dá)到較大數(shù)值時(shí)，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有較大的抵抗能力；（4） 鋼筋混凝土框架如在同一樓層出現(xiàn)長(zhǎng)、短柱并用的情況，短柱破壞較為嚴(yán)重。

1.5 房屋體形方面

（1）L形、T形、Y形等不規(guī)則平面房屋建筑破壞率顯著增高；（2）有大底盤(pán)的高層建筑，裙房頂面與主樓相接處面積突然減小的樓層，即相鄰樓層質(zhì)量突變較大時(shí)，破壞程度加重；（3）防震縫設(shè)置寬度太小導(dǎo)致建筑物間發(fā)生碰撞破壞；（4）樓層平面形心與重心偏移越大，震害越嚴(yán)重。

2．高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法

對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要從減小地震作用力的輸入和增強(qiáng)地震抵抗力兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。下面將從五個(gè)方面進(jìn)行分析：盡可能減小地震作用能量的輸入，運(yùn)用高延性設(shè)計(jì)、推廣消震和隔震措施的運(yùn)用，注重抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，重視建筑材料的選擇，增多抗震防線的建設(shè)。將減小地震作用力和增強(qiáng)建筑的地震抵抗力二者結(jié)合起來(lái)，從兩方面入手，進(jìn)行建筑抗震的設(shè)計(jì)施工。

2.1 減少地震發(fā)生時(shí)能量的輸入

在具體的設(shè)計(jì)中，積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對(duì)具體的方案進(jìn)行定量分析，使結(jié)構(gòu)的彈性變形滿足預(yù)期地震作用力下的變形需求。對(duì)建筑構(gòu)件的承載力進(jìn)行驗(yàn)算的同時(shí)，還要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值；并且根據(jù)建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；根據(jù)建筑界面的應(yīng)變分布以及大小，來(lái)確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造要求。對(duì)于高層建筑來(lái)講，在堅(jiān)固的場(chǎng)地上進(jìn)行建筑施工，可以有效減少地震發(fā)生作用時(shí)能量的輸入，從而減弱地震對(duì)高層建筑的破壞程度。

2.2 運(yùn)用高延性設(shè)計(jì)、推廣消震和隔震措施

現(xiàn)在在我國(guó)，許多高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，多采用延性結(jié)構(gòu)，也就是適當(dāng)?shù)目刂平ㄖY(jié)構(gòu)的剛度，允許地震時(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)入到具有很大延性的彈塑性或塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時(shí)的能量，使地震反應(yīng)減小，減弱地震給高層建筑帶來(lái)的破壞和重大損失。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因?yàn)檠有詷?gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住很大的結(jié)構(gòu)變形。延性結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，在很多情況下是有效的，它可以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。

進(jìn)入20 世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)建筑物抗振動(dòng)能力的提高做出了巨大的努力，并取得了顯著的成果，其中阻尼器的使用在高層建筑的抗震方面有很大的作用。通過(guò)對(duì)阻尼器的利用，進(jìn)行減震和能量的吸收，可以巧妙的避免或減弱地震對(duì)高層建筑的破壞作用。

2.3 注重抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

高層建筑抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該得到人們的重視。我國(guó)150m 以上的建筑，采用的3 種主要結(jié)構(gòu)體系(框-筒、筒中筒和框架- 支撐體系)，都是其他國(guó)家高層建筑采用的主要體系。我國(guó)鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大，鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱)結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。

我國(guó)傳統(tǒng)文化中“以柔克剛”具有較高的思想價(jià)值，可以指導(dǎo)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的很多實(shí)際問(wèn)題。在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，可以從傳統(tǒng)的硬性為主的抗震模式向以柔性為主的抗震模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)以柔克剛、剛?cè)嵯酀?jì)，有效地減弱地震作用過(guò)程中釋放的沖擊力。比如，在高層建筑的拱形結(jié)構(gòu)中有這樣一個(gè)例子：迪拜帆船酒店，外觀如同一張鼓滿了風(fēng)的帆，一共有56 層、321m高，就是運(yùn)用拱結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)的很好的例子。

2.4 重視建筑材料的選擇

在高層建筑的抗震方案設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇也非常重要。首先，我們可以對(duì)建筑材料的參數(shù)進(jìn)行抗震性能的分析，從整體上對(duì)材料的參數(shù)變異性進(jìn)行研究，而不能僅考慮建筑材料的承載力而忽略其他因素。從抵抗地震的角度來(lái)講，就是要控制建筑結(jié)構(gòu)的延性需求，這就要求我們從高層建筑建設(shè)施工的各方面，來(lái)選擇符合抗震需求而且經(jīng)濟(jì)適用的建筑結(jié)構(gòu)材料。

當(dāng)然，在非結(jié)構(gòu)材料的選用中，我們應(yīng)優(yōu)先選用輕質(zhì)的建筑材料，以最大限度的減輕結(jié)構(gòu)自重，從而有效地減少地震作用。

2.5 增多抗震防線的建設(shè)

高層建筑結(jié)構(gòu)防震可以通過(guò)設(shè)置多道抗震防線，增強(qiáng)對(duì)地震的抵抗力。高層建筑物設(shè)置多道地震抵抗防線，第一道防線遭到破壞之后，有后備的第二道、第三道甚至更多的防線對(duì)地震的作用力進(jìn)行阻擋，避免高層建筑物的倒塌。高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抵抗地震設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用具有多個(gè)肢節(jié)和壁式框架的“框架-剪力墻”等防震結(jié)構(gòu)。

框架-剪力墻是具有性能較好的多道防線的抗震結(jié)構(gòu)，其中的剪力墻是第一道抗震防線，也的主要的抗側(cè)力構(gòu)件。所以，剪力墻要足夠多，保證它的承受能力較高，不小于高層建筑底部地震傾覆力矩的一半。同時(shí)，為承受剪力墻開(kāi)裂后重分配的地震作用，任一層框架部分按框架和剪力墻協(xié)同工作分配的地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20％和框架各層地震剪力最大值的1.5倍兩者的較小值。剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻可以通過(guò)合理設(shè)置連梁(包括非建筑功能需要的開(kāi)洞組成多肢聯(lián)肢墻，使其具有優(yōu)良的多道抗震設(shè)防性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代城市的發(fā)展促使高層建筑的不斷增多，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)也顯得越來(lái)越重要。而新型結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，分析難度大，全面細(xì)致的考慮結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件和每個(gè)組成部分，成為今后新型結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)和考慮的重點(diǎn)。所以我們?cè)谝院蟮脑O(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該明了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在哪里。

參考文獻(xiàn)：

篇(2)

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)高層抗震設(shè)計(jì)

1抗震設(shè)計(jì)的理論

1.1擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀(jì)10-40年展起來(lái)的一種理論，它在估計(jì)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用時(shí)，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個(gè)比例常數(shù)（地震系數(shù)）。

1.2反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀(jì)40-60年展起來(lái)的，它以強(qiáng)地震動(dòng)加速度觀測(cè)記錄的增多和對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的進(jìn)一步了解，以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對(duì)地震動(dòng)加速度記錄的特性進(jìn)行分析后取得的一個(gè)重要成果。

1.3動(dòng)力理論。動(dòng)力理論是20世紀(jì)70－80年廣為應(yīng)用的地震動(dòng)力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來(lái)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展外，人們對(duì)各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過(guò)程有了較多的了解，同時(shí)隨著強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進(jìn)一步動(dòng)力理論也稱地震時(shí)程分析理論，它把地震作為一個(gè)時(shí)間過(guò)程，選擇有代表性的地震動(dòng)加速度時(shí)程作為地震動(dòng)輸入，建筑物簡(jiǎn)化為多自由度體系，計(jì)算得到每一時(shí)刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計(jì)工作。

2如何做好防范高層建筑抗震意識(shí)

2.1應(yīng)當(dāng)注意防震縫的設(shè)計(jì)，必須留有足夠的寬度。

2.2平面形狀或剛度不對(duì)稱，會(huì)使建筑物產(chǎn)生顯著的扭轉(zhuǎn)，震害嚴(yán)重。

2.3凸出屋面的塔樓受高振型的影響，產(chǎn)生顯著的鞭梢效應(yīng)，破壞嚴(yán)重。

2.4高層部分和低層部分之間的連接構(gòu)造不合理。

2.5框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不夠而發(fā)生剪切破壞或柱頭壓碎。

2.6由于沿豎向樓層質(zhì)量與剛度變化太大，是樓層變形過(guò)分集中而產(chǎn)生破壞。

2.7地基的穩(wěn)定性問(wèn)題要特別注意。

2.8伸縮縫和沉降縫寬度過(guò)小，碰撞破壞很多。

2.9不應(yīng)在建筑物端部設(shè)置樓梯間，樓板有大洞口，因剛度不均勻而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。

2.10外縱墻門(mén)窗洞口過(guò)大，連梁尺寸太小，容易產(chǎn)生破壞。

2.11中間部分樓層柱子截面和材料改變或取消了部分剪力墻，產(chǎn)生剛度或承載力突變，形成結(jié)構(gòu)薄弱層。

高層抗震設(shè)計(jì)的基本原則：小震不壞，中震可修，大震不倒。

高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)房屋高度和高寬比、抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別、結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)條件等因素考慮其適宜的結(jié)構(gòu)體系。

高層建筑的高寬比是對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制。

3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

3.1抗震措施

在對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，除要考慮概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外，歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國(guó)規(guī)范重視的問(wèn)題。當(dāng)前，在抗震設(shè)計(jì)中，從概念設(shè)計(jì)，抗震驗(yàn)算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結(jié)構(gòu)延性）結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計(jì)地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法，直至進(jìn)一步通過(guò)一些結(jié)構(gòu)措施（隔震措施，消能減震措施）來(lái)減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認(rèn)可。

3.2高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法

我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）對(duì)各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定：1、高度不超過(guò)40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法。2、除1款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法。3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。

4抗震框架柱配筋要注意的三個(gè)方面

最小配箍率、最小體積配箍率、最小縱筋配筋率。當(dāng)?shù)叵率易鰹樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用。地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積除應(yīng)符合計(jì)算要求外，不應(yīng)少于地上一層對(duì)應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍。短柱：柱凈高與截面寬度之比小于4的柱子。箍筋需全長(zhǎng)加密。

4.1剪跨比

4.1.1柱剪跨比：柱子凈高與2倍柱子截面高度的比值。

4.1.2梁剪跨比：剪跨與梁截面有效高度的比值。廣義剪跨比=M/Vh=a/h.剪跨比反映了截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相對(duì)比值，在一定程度上也反映了截面上彎矩與剪力的相對(duì)比值。它對(duì)梁的斜截面受剪破壞形態(tài)和斜截面受剪承載力，有著極為重要的影響。

4.2高寬比

6、7度抗震設(shè)防烈度的A級(jí)高度建筑，其高寬比限值分別為：框架4，框剪5，剪力墻6，筒體6.抗震設(shè)計(jì)一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部的加強(qiáng)部位：墻肢總高度小于50m時(shí)取其總高度的1/6，大于50m時(shí)取 1/8，超過(guò)150m，取1/10.裙房與主樓相連時(shí)，加強(qiáng)范圍也宜高出裙房至少一層。對(duì)于框剪結(jié)構(gòu)或框筒結(jié)構(gòu)，采用模擬算法2是比較合理的，可以避免剪力墻軸力遠(yuǎn)大于實(shí)際的不合情形。振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%所需的振型數(shù)。振型個(gè)數(shù)至少取3，最好為3的倍數(shù)。當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，振型數(shù)應(yīng)不少于9.對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)振型個(gè)數(shù)應(yīng)大于12.高規(guī)要求有效質(zhì)量系數(shù)不應(yīng)小于90%.樓梯柱可視為短柱，箍筋需全長(zhǎng)加密。

5短肢剪力墻―筒體（或一般剪力墻）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的事項(xiàng)

5.1高層點(diǎn)（板）式住宅采用短肢抗震墻結(jié)構(gòu)體系，只要抗側(cè)力構(gòu)件布局合理仍然是比較理想的一種結(jié)構(gòu)體系，但在地震區(qū)，高層建筑中，剪力墻不宜過(guò)少，墻肢不宜過(guò)短，因此不應(yīng)設(shè)計(jì)僅有短肢剪力墻的高層建筑，要求設(shè)置剪力墻筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（一般剪力墻）共同抵抗水平力的結(jié)構(gòu)。

5.2短肢墻的布置合理、對(duì)稱、均勻、力求質(zhì)量中心與剛度中心重合，短肢墻布置應(yīng)以T形、L形 、］形、 +形為主，這樣可增加短肢墻抗扭和出平面外穩(wěn)定。

5.3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，會(huì)加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開(kāi)裂，因此應(yīng)加墻其抗震構(gòu)造措施，如減小軸壓比、增加縱筋和箍筋的配筋率。

5.4主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)筒體（或長(zhǎng)墻）一般利用樓、電梯間，但要注意剛度的均衡性，不要集中在一處布置使建筑產(chǎn)生過(guò)大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時(shí)筒體要有足夠的剛度，其平面尺寸不宜過(guò)小，要使筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，形成多道抗震防線，為了確保水平力可靠傳遞，核心區(qū)樓板適當(dāng)加厚，與核心筒相連的連梁按強(qiáng)剪弱彎設(shè)計(jì)，短肢墻之間的梁凈跨不宜過(guò)?。ㄒ话闳?~6M），使其具有一定的耗能作用

5.5短肢墻受力以承擔(dān)豎向荷載為主，承擔(dān)水平荷載為輔，其截面尺寸要適當(dāng)，墻肢截面高度與厚度之比宜在5~8左右為好，且墻厚不小于200MM，當(dāng)墻肢截面高度與厚度比小于等于3時(shí)，應(yīng)按柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，短肢墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，抗震等級(jí)為一、二、三時(shí)分別不宜大于0.5、0.6、0.7.對(duì)于無(wú)翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，因其延性更為不利，因此軸壓比限值要相應(yīng)降低0.1.

5.6短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)比一般剪力墻的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用，主要目的是從構(gòu)造上改善短肢剪力墻的延性。

5.7對(duì)于短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值，不僅底部加強(qiáng)部位應(yīng)按規(guī)范調(diào)整，其他各層也要調(diào)整，一、二級(jí)抗震等級(jí)應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墻過(guò)早剪壞。

5.8抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻截面的縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%.

5.9各短肢墻應(yīng)盡量對(duì)齊、拉直，使之與連梁一起構(gòu)成較規(guī)則且連續(xù)均勻的抗側(cè)力片。并且每道短肢墻宜有兩個(gè)方向的梁與之連接。

5.10短肢墻的數(shù)量可多可少，肢長(zhǎng)可長(zhǎng)可短，主要視抗側(cè)力的需要而定，還可以通過(guò)不同尺寸和布置調(diào)整剛度和剛度中心位置。

5.11短肢剪力墻―筒體（或一般剪力墻）結(jié)構(gòu)體系，電算分析力學(xué)模型建議采用高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系考慮，各部位宜取兩種力學(xué)模型分析結(jié)果的不利工況，短肢墻之間的梁應(yīng)根據(jù)跨高比的不同分別按連梁、框架梁計(jì)算內(nèi)力和配筋，（既一般情況下當(dāng)短剪力墻洞口形成的跨高比小于5的連梁，應(yīng)按連梁進(jìn)行設(shè)計(jì)；當(dāng)跨高比不小于5時(shí)，宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)），短肢墻仍屬于剪力墻的范疇，配筋可采用一般剪力墻的計(jì)算方法，但是對(duì)于長(zhǎng)寬比小于3的短肢墻則必須按柱的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。注意整體計(jì)算需考慮填充墻對(duì)建筑基本自振周期影響，折減系數(shù)可取0.8~0.9

篇(3)

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)； 抗震設(shè)計(jì)；

一、引言

建筑抗震的實(shí)踐表明，高層建筑物如果缺乏良好的抗震設(shè)計(jì)，沒(méi)有良好的總體布置方案，僅僅依靠結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算，采取抗震構(gòu)造措施是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，不能達(dá)到良好的抗震效果。當(dāng)較強(qiáng)地震發(fā)生的時(shí)候，高層建筑物無(wú)法發(fā)揮很好的抗震效果，不能起到降低震害的效果。因此，在高程建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際工作中，為了提高設(shè)計(jì)水平，保證高層建筑的強(qiáng)度和質(zhì)量，提高高層建筑的抗震能力，必須重視取相應(yīng)的策略，從多個(gè)方面入手，優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，為人們的生產(chǎn)生活創(chuàng)造良好的條件。文章結(jié)合高層建筑的設(shè)計(jì)情況，主要探討分析了抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題，并提出了具體的提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的策略，以供實(shí)際工作進(jìn)行參考和借鑒。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

抗震設(shè)計(jì)要?jiǎng)側(cè)嵯酀?jì)，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，在增加結(jié)構(gòu)剛度的同時(shí)也要增強(qiáng)地震作用，需要確定合理的抗震措施。保證結(jié)構(gòu)的抗震性能主要是確保建筑物滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo)。在地震力作用下，要求結(jié)構(gòu)保持在彈性范圍內(nèi)正常使用。建筑物的變形破壞性態(tài)后不能發(fā)生很大的變化，經(jīng)簡(jiǎn)單的修復(fù)后可正常使用。隨著建筑物高度的增加，允許結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，但必須保證結(jié)構(gòu)整體的安全。因此，六級(jí)以上必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。每次強(qiáng)震之后都會(huì)伴隨多次余震，在建筑抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中如果若一味的提高結(jié)構(gòu)抗力，就會(huì)增加結(jié)構(gòu)剛度。所以，建筑物在地震過(guò)程中既能滿足變形要求，又能減小地震力的雙重目標(biāo)。因此，只有這樣才能使建筑物抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中防止造成建筑物局部受損。建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系如果剛度太柔，首次被破壞后而余震來(lái)臨時(shí)其結(jié)構(gòu)將因損傷，結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)同工作來(lái)抵擋地震作用容易導(dǎo)致建筑物過(guò)大形變而不能使用。延性較好的分體系組成，地震發(fā)生時(shí)不會(huì)發(fā)生整體傾覆。因此，由若干個(gè)在地震發(fā)生時(shí)由具有較好延性。

三、 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題

對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，提高其抗震能力無(wú)疑是其十分重要的工作。而要提高抗震能力，首先就得做好設(shè)計(jì)工作，優(yōu)化抗震設(shè)計(jì)，把握好其中的關(guān)鍵問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，這些關(guān)鍵問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面。

1. 場(chǎng)地選擇。場(chǎng)地的選擇對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力會(huì)產(chǎn)生直接的影響。如果場(chǎng)地選擇不好，不僅影響高層建筑的抗震性能，還會(huì)給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)極大的不便。具體來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行場(chǎng)地選擇的時(shí)候，應(yīng)該選擇有利于抗震的場(chǎng)地，避開(kāi)危險(xiǎn)地段，避開(kāi)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震不利的地段。選擇地段安全、地基穩(wěn)定的地段。如果確實(shí)不能避開(kāi)不良地段的話，為了提高高層建筑的抗震性能，就必須采取相應(yīng)的促使對(duì)地段進(jìn)行處理和加工，以滿足施工的要求，提高高層建設(shè)結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2. 結(jié)構(gòu)體系選擇。第一，結(jié)構(gòu)體系需要避免對(duì)高層建筑整體抗震產(chǎn)生不利影響。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮不能因?yàn)椴糠纸Y(jié)構(gòu)的破壞而導(dǎo)致整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力下降或者喪失。即使某一構(gòu)件停止工作，但是其他的構(gòu)件卻不能失去效能，以免影響整個(gè)高層建筑物的抗震能力。第二，結(jié)構(gòu)體系需要有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳播途徑。第三，結(jié)構(gòu)體系必須具備良好承載能力、變形能力、消耗地震能量的能力。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有上述良好的能力，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。第四，結(jié)構(gòu)體系需要具

有合理的剛度和強(qiáng)度。這是應(yīng)對(duì)地震，降低地震給高層建筑物帶來(lái)?yè)p害的必備條件。

3. 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，還需要重視建筑平面布置的規(guī)則性。在平面布置上需要注意符合抗震的設(shè)計(jì)原則，采用規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，不能采用不規(guī)則的方案。結(jié)構(gòu)的規(guī)則性主要表現(xiàn)在高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)上，尤其需要注意以下四個(gè)問(wèn)題。第一，高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)需要注意兩個(gè)主軸方向的剛度需要比較接近，其變形特性還需要比較的相似。第二，高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)成變化比較均勻，不應(yīng)當(dāng)有突變的情況發(fā)生。第三，從高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置來(lái)看，需要注意的是，應(yīng)該注意同一主軸方向的各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度盡量均勻，這樣有利于高層建筑整體的抗震性能的發(fā)揮。第四，高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置需要注意，中央核心和周邊結(jié)構(gòu)的剛度協(xié)調(diào)均勻，以避免產(chǎn)生過(guò)大的扭曲變形。

四、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)探討

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)，指在注意總體布置上的大原則，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，顧及到關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)構(gòu)造，全面合理地解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問(wèn)題。需著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應(yīng)，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，按照結(jié)構(gòu)的破壞過(guò)程。

1. 建筑場(chǎng)地的選擇

選擇有利的建筑場(chǎng)地，最好選擇有利地段，為減輕高層建筑物的震害。當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)，避開(kāi)對(duì)建筑抗震不利的地段，在選址時(shí)，不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類建筑。應(yīng)加強(qiáng)地基勘察，應(yīng)采取有效措施。對(duì)于不利地段，這就考慮了地震因場(chǎng)地條件間接引起結(jié)構(gòu)破壞的原因。盡量避開(kāi)不利地質(zhì)環(huán)境，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)提出避開(kāi)要求，如活動(dòng)斷層、溶洞、局部突出的山包等。

2. 建筑的平、立面布置

根據(jù)新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011―2001），持力層的選擇對(duì)建筑物的安全至關(guān)重要。要求建筑的形狀及抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則的整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。在相同的地震力作用下，又要考慮抗震的要求。多道抗震防線，避免采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。增大建筑物的固有周期，選擇基礎(chǔ)方案時(shí)，以減少輸入主體結(jié)構(gòu)的地震能量。受力性能比較明確，必要的強(qiáng)度的剛度和強(qiáng)度分布，既要考慮經(jīng)濟(jì)合理，達(dá)到減輕主體結(jié)構(gòu)破壞的目的。

3. 抗震結(jié)構(gòu)體系

抗震結(jié)構(gòu)體系體型是抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的最關(guān)鍵問(wèn)題，結(jié)合設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)條件綜合考慮與確定，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有多道抗震防線，應(yīng)優(yōu)先選用不承受重力荷載的構(gòu)件如框架填充墻構(gòu)件。應(yīng)根據(jù)建筑類因素，抗震結(jié)構(gòu)體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑，可避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力。抗震概念設(shè)計(jì)在選擇建筑結(jié)構(gòu)的方案和采取抗震措施時(shí)，首先要考慮地震動(dòng)的性質(zhì)及其對(duì)建筑影響，將橡膠墊層放置于上部建筑物與基礎(chǔ)之間，應(yīng)注意地震的不確定性及其一定的規(guī)律性，用以吸收震能量。

五、結(jié)語(yǔ)

文章結(jié)合高層建筑的設(shè)計(jì)，介紹了其結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題，并分析了提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的具體措施，以期能夠?yàn)楦邔咏ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)的實(shí)際工作提供借鑒和指導(dǎo)。然而，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷發(fā)展和進(jìn)步的過(guò)程，隨著新技術(shù)的運(yùn)用和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。今后在實(shí)際工作中，我們需要重視經(jīng)驗(yàn)的積累和總結(jié)，并注重創(chuàng)新，以更好的推動(dòng)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展，為人們的生產(chǎn)生活創(chuàng)造良好的條件。

參考文獻(xiàn)

[1]劉光紳，吳建奇.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題探討[J].山西建筑，2010（3）.

篇(4)

[關(guān)鍵詞] 高層建筑 結(jié)構(gòu) 抗震設(shè)計(jì)

引言

我國(guó)是一個(gè)多地震國(guó)家，VII度以上的高烈度區(qū)覆蓋了1／2的國(guó)土，其中包括23個(gè)省會(huì)城市和2／3的百萬(wàn)以上人口大城市。目前我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)迅速發(fā)展的時(shí)期，高層建筑工程的建筑規(guī)模已經(jīng)位居世界之前列，而且可以預(yù)測(cè)：今后若干年，我國(guó)仍將是世界上高層建筑建設(shè)最多的國(guó)家。高層建筑是屬于柔性建筑一類，風(fēng)和地震作用是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要側(cè)向荷載，起著幾乎是決定性的作用。而地震又是一種常見(jiàn)且具有較大危害的自然災(zāi)害，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，減小建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的生命和財(cái)產(chǎn)損失，一直是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和研究人員所關(guān)心和不懈努力去解決的問(wèn)題。

結(jié)構(gòu)工程師按抗震設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)，其目標(biāo)是希望使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度、延性及耗能能力等方面達(dá)到最佳，從而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一種隨機(jī)性很強(qiáng)的循環(huán)、往復(fù)荷載，建筑物的地震破壞機(jī)理又十分復(fù)雜，存在著許多模糊和不確定因素，在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種因素，計(jì)算方法還很不完善，單靠微觀的數(shù)學(xué)力學(xué)計(jì)算還很難使建筑結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)真正確保具有良好的抗震能力。

一、建筑抗震設(shè)防目標(biāo)

在2001年版的《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2001)中，我國(guó)對(duì)建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求,“三水準(zhǔn)”即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。在新版的《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2010)中也有相同的提法，它說(shuō)明對(duì)于建筑的抗震設(shè)計(jì)，這樣的要求應(yīng)該是不變的。它傳達(dá)出了以下三個(gè)方面的含義：

（1）當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí),結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算,要求建筑的彈性變形不超過(guò)規(guī)定的彈性變形限值。

（2）當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí),結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段,建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰?變形能力)不發(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。

（3）當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí),結(jié)構(gòu)雖然破壞較重,但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過(guò)規(guī)定的彈塑性變形限值。

三個(gè)水準(zhǔn)烈度的地震作用水平,是按三個(gè)不同超越概率(或重現(xiàn)期)來(lái)區(qū)分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重現(xiàn)期50年；設(shè)防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重現(xiàn)期475年；罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重現(xiàn)期1641-2475年,平均約為2000年。

對(duì)建筑抗震的三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防要求,是通過(guò)“兩階段”設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其方法步驟如下:

（1）第一階段:第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù),先計(jì)算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng),與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合,并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù),進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì),從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；第二步是采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的層間位移角,使其不超過(guò)抗震規(guī)范所規(guī)定的限值;同時(shí)采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施,保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動(dòng)滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。

（2）第二階段:采用與第三水準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù),計(jì)算出結(jié)構(gòu)(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié))的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施,從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算方法

新規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)對(duì)各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定:高度不超過(guò)40m,以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu),以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法；少數(shù)類型的建筑結(jié)構(gòu),宜采用振型分解反應(yīng)譜方法；特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑,應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算,可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。

三、建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評(píng)估方法

3.1 彈塑性計(jì)量法

目前，彈塑性分析已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，國(guó)內(nèi)外大量地震震害教訓(xùn)表明，建于強(qiáng)震區(qū)的早期結(jié)構(gòu)，具有較高的地震易損傷性。如何評(píng)定這些已建結(jié)構(gòu)的抗震性能，并據(jù)此進(jìn)行合理的抗震加固，對(duì)最大限度的降低地震震害損失以及保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，都具有重要意義。

彈塑性分析法主要用于對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)方案進(jìn)行抗側(cè)力能力的計(jì)算，從而估計(jì)其抗震能力，自從基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論提出之后，該方法的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大到新建建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統(tǒng)的抗震靜力方法區(qū)別主要在于它考慮了結(jié)構(gòu)的彈塑性性能并將設(shè)計(jì)反應(yīng)譜引入了計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果的解釋。基本原理是：在結(jié)構(gòu)上施加豎向荷載并保持不變，同時(shí)施加某種分布的水平荷載，該水平荷載單調(diào)增加，構(gòu)件逐步屈服，從而得到結(jié)構(gòu)在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因?yàn)閺椝苄杂?jì)量法的這種特點(diǎn)，已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評(píng)估領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，而其中彈塑性靜力分析作為結(jié)構(gòu)彈塑性變形分析方法之一，以其實(shí)用性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)正受到越來(lái)越多的關(guān)注，已經(jīng)被列入我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。

3.2 反應(yīng)譜法

反應(yīng)譜法是用動(dòng)力方法計(jì)算質(zhì)點(diǎn)體系地震反應(yīng)，建立反應(yīng)譜；再用加速度反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)構(gòu)的最大慣性力作為結(jié)構(gòu)的等效地震荷載；然后按靜力方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)的方法，因此，它是一種擬靜力方法。我國(guó)抗震規(guī)范及高層規(guī)范都要求在高層建筑中用反應(yīng)譜方法計(jì)算等效地震力，一般有兩種方法 ：①反應(yīng)譜底部剪力法，主要適用于當(dāng)結(jié)構(gòu)高度小于40m，沿高度方向質(zhì)量剛度分布比較均勻， 以第一振型為主的高層建筑；②反應(yīng)譜振型疊加法，當(dāng)把結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，采用平方和的平方根法(SRS方法) ；當(dāng)采用空間協(xié)同分析或空間分析方法時(shí)，考慮空間各振型的相互影響，采用完全二次方程法（CQC）方法，地震反應(yīng)完全平方組合)。當(dāng)然關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評(píng)估方法還有很多， 本文只是展示了這兩種比較基本而且使用幾率比較大的方法。

四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題

結(jié)合對(duì)新的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011―2010）的理解及自己的工作實(shí)踐，個(gè)人認(rèn)為目前高層建筑抗震在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上設(shè)計(jì)需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

1)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的軟件選擇。 目前比較通用的計(jì)算軟件有:SATWE、TAT、TBSA等,但是,由于各軟件在采用的計(jì)算模型上存在著一定的差異,因此導(dǎo)致了各軟件的計(jì)算結(jié)果有或大或小的不同。所以,在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類型和計(jì)算軟件模型的特點(diǎn)選擇合理的計(jì)算軟件,并從不同軟件相差較大的計(jì)算結(jié)果中,判斷哪個(gè)是合理的、哪個(gè)是可以作為參考的,哪個(gè)又是意義不大的,這將是結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)工作中首要的工作。

否則,如果選擇了不合適的計(jì)算軟件,不但會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力,而且有可能使結(jié)構(gòu)有不安全的隱患存在。

2)是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對(duì)自振周期的影響。 該部分內(nèi)容實(shí)際上在新老規(guī)范中都有提及,只是,在新規(guī)范中根據(jù)大量工程的實(shí)測(cè)周期明確提出了各種結(jié)構(gòu)體系下高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算自振周期折減系數(shù)。

3)振型數(shù)目是否足夠。 在新規(guī)范中增加一個(gè)振型參與系數(shù)的概念,并明確提出了該參數(shù)的限值。 由于在舊規(guī)范設(shè)計(jì)中,并未提出振型參與系數(shù)的概念,或即使有該概念,該參數(shù)的限值也未必一定符合新規(guī)范的要求,因此,在計(jì)算分析階段必須對(duì)計(jì)算結(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行判斷,并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。

五、提高我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的建議

5.1 研究開(kāi)發(fā)更為合理的結(jié)構(gòu)形式

隨著科技日益高速發(fā)展，自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。因而，研制出輕質(zhì)高強(qiáng)的新型建筑材料，研究開(kāi)發(fā)合理的結(jié)構(gòu)形式成為各種新型結(jié)構(gòu)體系應(yīng)運(yùn)而生的前提和基礎(chǔ)。

5.2 材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問(wèn)題

在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系更為合理的問(wèn)題應(yīng)該得到人們的重視。我國(guó)高層建筑中常采用的結(jié)構(gòu)體系有：框架、框架―剪力墻、剪力墻和筒體等幾種體系，這也是其他國(guó)家高層建筑采用的主要體系。但國(guó)外，特別是地震區(qū)，是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)卻占了90％，如此高比例的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有經(jīng)受地震較大的考驗(yàn)。

鋼結(jié)構(gòu)同混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有優(yōu)越的強(qiáng)度、韌性和延性以及強(qiáng)度重量比， 總體上看抗震性能好，抗震能力強(qiáng)。震害調(diào)查表明，鋼結(jié)構(gòu)較少出現(xiàn)倒塌破壞情況。在高層建筑中采用框架――核心筒體系，因其比鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量少，又可減少柱子斷面，故常被業(yè)主所看中。鋼與混凝土的混合結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)往往要承受80％以上的地震層剪力，有的高達(dá)90％以上，由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移值為基準(zhǔn)，但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增加了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，而且效果不大，有時(shí)不得不加大混凝土筒體的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強(qiáng)層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值的要求。

在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時(shí)，常常需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成很大的剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會(huì)使與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層相鄰的墻柱構(gòu)件的剪力突然加大，加強(qiáng)層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。因此在需要設(shè)置加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層時(shí)，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉大海．高層建筑抗震設(shè)計(jì)[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

篇(5)

關(guān)鍵詞：高層建筑，結(jié)構(gòu)抗震，抗震設(shè)計(jì)，問(wèn)題分析

Abstract: the structure of the high-rise building aseismic performance is of vital importance, this paper introduces the structural seismic design concept, this paper analyzes the high-rise buildings aseismic design of common problem, and points out that the structure of the high-rise building aseismatic measures and methods.

Keywords: high building, structure seismic, seismic design, problem analysis

中圖分類號(hào)：TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1高層建筑的抗震設(shè)計(jì)理念

我國(guó)《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）對(duì)建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求，“三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算，要求建筑的彈性變形不超過(guò)規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí)，結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過(guò)規(guī)定的彈塑性變形限值。

三個(gè)水準(zhǔn)烈度的地震作用水平，按三個(gè)不同超越概率（或重現(xiàn)期）來(lái)區(qū)分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重現(xiàn)期50年；設(shè)防烈度地震（基本地震）：50年超越概率 10%，重現(xiàn)期475年；罕遇地震：50年超越概率 2%－3%，重現(xiàn)期 1641－2475年，平均約為2000年。

對(duì)建筑抗震的三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防要求，是通過(guò)“兩階段”設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，先計(jì)算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)，從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；第二步是采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過(guò)抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時(shí)采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動(dòng)滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段：采用與第三水準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。

2 高層建筑抗震設(shè)計(jì)常見(jiàn)的問(wèn)題

2.1 缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。有的在擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段還缺建筑場(chǎng)地巖土工程的勘察資料，有的在擴(kuò)初設(shè)計(jì)會(huì)審之后就直接進(jìn)入了施工圖設(shè)計(jì)，有的在規(guī)劃設(shè)計(jì)或方案設(shè)計(jì)會(huì)審后就直接進(jìn)入了施工圖設(shè)計(jì)。無(wú)巖土工程勘察資料，設(shè)計(jì)缺少了必要的依據(jù)。結(jié)構(gòu)的平面布置中外形不規(guī)則、不對(duì)稱、凹凸變化尺度大、形心質(zhì)心偏心大，同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度不均勻不對(duì)稱，平面長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)等。

2.2 一個(gè)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)采用兩種不同的結(jié)構(gòu)受力體系。如一半采用砌體承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框磚房中一半為底框，而另一半為磚墻落地承重，這種情況常發(fā)現(xiàn)在平面縱軸與街道軸線相交的住宅，其底層為商店，設(shè)計(jì)成一半為底框磚房(有的為二層底框)，而另一半為磚墻落地自承，造成平面剛度和豎向剛度二者都產(chǎn)生突變，對(duì)抗震十分不利。

2.3底框磚房超高超層。如1996年，對(duì)在杭設(shè)計(jì)單位作的一次專題普查，發(fā)現(xiàn)有69幢底框磚房超高超層。新項(xiàng)目亦普遍存在此現(xiàn)象，1999年某地塊住宅竣工交付使用驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)有三幢底框磚房超高超層，甚至有超三層的。有一些項(xiàng)目擅自提高了設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，按照《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)(GB 50223-95)》劃分應(yīng)屬六度設(shè)防的，但設(shè)計(jì)中提高了一度按七度設(shè)防，提高了建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)增加工程投資；有的項(xiàng)目嚴(yán)格應(yīng)按七度采取抗震措施的，但設(shè)計(jì)中又按六度設(shè)防，減低了抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，不利抗震。

2.4在高層建筑中，豎向體型有過(guò)大的外挑和內(nèi)收，立面收進(jìn)部分的尺寸比值B1/B不滿足≥0.75的要求?？拐饦?gòu)造柱布置不當(dāng)，如外墻轉(zhuǎn)角處，大廳四角未設(shè)構(gòu)造柱或構(gòu)造柱不成對(duì)設(shè)置；以構(gòu)造柱代替磚墻承重；山墻與縱墻交接處不設(shè)抗震構(gòu)造柱；過(guò)多設(shè)置抗震構(gòu)造柱等。砌體護(hù)墻砌筑在框架柱外又沒(méi)有設(shè)置抗震構(gòu)造柱，框架間砌體填充墻高度長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)范規(guī)定要求又沒(méi)有采取相應(yīng)構(gòu)造措施。

2.5 結(jié)構(gòu)其他問(wèn)題。有的底層無(wú)橫向落地抗震墻，全部為框支或落地墻間距超長(zhǎng)；有的僅北側(cè)縱墻落地，南側(cè)全為柱子，造成南北剛度不均；有的底層作汽車庫(kù)，設(shè)計(jì)時(shí)橫墻都落地，但縱墻不落地，變成了縱向框支；還有的底框和內(nèi)框砌體住宅采用大空間靈活隔斷設(shè)計(jì)，其中幾乎很少有縱墻。不少地方都采用鋼筋混凝土內(nèi)柱來(lái)承重以代替磚墻承重，實(shí)際上將磚混結(jié)構(gòu)演變?yōu)閮?nèi)框架結(jié)構(gòu)，這比底框磚房還不利，因內(nèi)框磚房的層數(shù)、總高度控制比底框磚房更嚴(yán)，因此存在著嚴(yán)重抗震隱患。更為嚴(yán)重的是這種情況并未引起目前大多數(shù)結(jié)構(gòu)工程師的重視。

2.6 平面布局的剛度不均?？拐鹪O(shè)計(jì)要求建筑的平、立面布置宜規(guī)正、對(duì)稱，建筑的質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻，否則應(yīng)考慮其不利影響。但有的平面設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重的不對(duì)稱：一邊進(jìn)深大，一邊進(jìn)深小；一邊設(shè)計(jì)大開(kāi)間，一邊為小房間；一邊墻落地承重，一邊又為柱承重。平面形狀采用L、π形不規(guī)則平面等，造成了縱向剛度不均，而底層作為汽車庫(kù)的住宅，一側(cè)為進(jìn)出車需要，取消全部外縱墻，另一側(cè)不需進(jìn)出車輛，因而墻直接落地，造成橫向剛度不均。這些都對(duì)抗震極為不利。 2.7防震縫設(shè)置。對(duì)于高層建筑存在下列三種情況時(shí)，宜設(shè)防震縫：①平面各項(xiàng)尺寸超過(guò)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程(JGJ 3-91)》中表2.2.3的限值而無(wú)加強(qiáng)措施；②房屋有較大錯(cuò)層；③各部分結(jié)構(gòu)的剛度或荷載相差懸殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未設(shè)防震縫。結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)掌握不準(zhǔn)，有的提高了，而有的又降低了，主要是對(duì)場(chǎng)地土類型、結(jié)構(gòu)類型、建筑高度、設(shè)防烈度等因素綜合評(píng)定不準(zhǔn)造成。

3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

3.1抗震措施

在對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，除要考慮概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外，歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?，提高結(jié)構(gòu)延性(限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用)等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國(guó)規(guī)范重視的問(wèn)題。當(dāng)前，在抗震設(shè)計(jì)中，從概念設(shè)計(jì)，抗震驗(yàn)算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震(結(jié)構(gòu)延性)結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計(jì)地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法，直至進(jìn)一步通過(guò)一些結(jié)構(gòu)措施(隔震措施，消能減震措施)來(lái)減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認(rèn)可。

3.2高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法

我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）對(duì)各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定：（1）高度不超過(guò) 40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法。（2）除1 款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法。（3）特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。

篇(6)

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震設(shè)計(jì)；布置原則；方法技巧

中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

Abstract：The high-rise building structure design is a complex process, should from the structure design of choice structure horizontal plane, elevation layout, try to rule, and seismic and the wind resistance good structure system, and through the control these indicators, make the top the structural layout more reasonable, achieve better and more safe, durable of energy conservation and environmental protection effect.

Keywords: high building; Seismic design; Layout principle; Method and techniques

一、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的布置原則

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，當(dāng)結(jié)構(gòu)體系確定后，結(jié)構(gòu)總體布置應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行，使建筑物具有良好的造型和合理的傳力路線。因此，結(jié)構(gòu)體系受力性能與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能否做到先進(jìn)合理，與結(jié)構(gòu)布置密切相關(guān)。

一個(gè)先進(jìn)而合理的設(shè)計(jì)，不能僅依靠力學(xué)分析來(lái)解決。因?yàn)閷?duì)于較復(fù)雜的高層建筑，某些部位無(wú)法用解析方法精確計(jì)算。因此，還要正確運(yùn)用“概念設(shè)計(jì)”?！案拍钤O(shè)計(jì)”是指對(duì)一些難以做出精確計(jì)算分析，或在某些規(guī)程中難以具體規(guī)定的問(wèn)題，應(yīng)該由設(shè)計(jì)人員運(yùn)用概念進(jìn)行判斷和分析，以便采取相應(yīng)的措施，做到比較合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以下論述的諸方面均須用概念設(shè)計(jì)的方法加以正確處理。

1、結(jié)構(gòu)平面布置

高層建筑的開(kāi)間、進(jìn)深尺寸和選用的構(gòu)件類型應(yīng)符合建筑模數(shù)，以利于建筑工業(yè)化。在一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ。需要抗震設(shè)防的高層建筑，其平面布置應(yīng)符合下列要求：

1)平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱、減少偏心。

2)平面長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，突出部分長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，值宜滿足有關(guān)要求。

3)不宜采用角部重疊的平面圖形或細(xì)腰形平面圖形。

2、結(jié)構(gòu)豎向布置

高層建筑的高寬比不宜過(guò)大，一般將高寬比控制在5～6以下，當(dāng)設(shè)防烈度在8度以上時(shí)，限制應(yīng)更嚴(yán)格一些。高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過(guò)大的外挑和內(nèi)收。

3、變形縫的設(shè)置

在高層建筑中，為防止結(jié)構(gòu)因溫度變化和混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫，常隔一定距離設(shè)置溫度伸縮縫；在高層部分和低層部分之間，由于沉降不同設(shè)置沉降縫；在地震區(qū)，建筑物各部分層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異過(guò)大或有錯(cuò)層時(shí)，設(shè)置防震縫。溫度縫、沉降縫和防震縫將高層建筑劃分為若干個(gè)結(jié)構(gòu)獨(dú)立的部分，成為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形問(wèn)題之分析

1、水平作用成為決定因素

在低多層建筑中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響，而水平作用卻起著決定性的作用。隨著建筑層數(shù)的增多，水平作用愈益成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的控制因素。一方面，因?yàn)榻ㄖ灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中引起的軸力與彎矩，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平作用對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對(duì)某一特定建筑而言，豎向荷載大體上是定值，而作為水平作用的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。

2、軸向變形不容忽視

1)對(duì)連續(xù)梁彎矩的影響采用框架體系和框架―抗震墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱軸向壓縮變形大于邊柱軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種差異軸向變形將會(huì)達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座產(chǎn)生沉陷，使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。在低層建筑中，因?yàn)橹目傞L(zhǎng)度較小，此種效應(yīng)不顯著。

2)對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移的影響對(duì)高層建筑而言，考慮和不考慮軸向變形得到的剪力和位移相比，不考慮豎向構(gòu)件的軸向變形時(shí)，各構(gòu)件水平剪力的平均誤差達(dá)30％以上，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移小一半以上。

(a)未考慮柱的差異壓縮(b)各柱差異壓縮后的實(shí)際情況

圖1框架連續(xù)梁的彎矩分布

3、側(cè)移成為控制指標(biāo)

與低層建筑相比，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大。設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗側(cè)剛度，使結(jié)構(gòu)在水平作用下的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)。因?yàn)楦邔咏ㄖ氖褂霉δ芎桶踩?，與結(jié)構(gòu)側(cè)移的大小密切相關(guān)：

①側(cè)移幅值的大小會(huì)影響建筑物內(nèi)人員的正常工作與生活。

②過(guò)大的側(cè)向變形會(huì)使隔墻、圍護(hù)墻以及高級(jí)飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞，此外也會(huì)使電梯因軌道變形而不能正常運(yùn)行。

③高層建筑的重心較高，過(guò)大的側(cè)向變形將使結(jié)構(gòu)因P-效應(yīng)而產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，甚至因側(cè)移與應(yīng)力的惡性循環(huán)導(dǎo)致建筑物倒塌。調(diào)整側(cè)移比的措施有：

(1)提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度：主要通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置來(lái)實(shí)現(xiàn)，與周期比的控制措施相同。

(2)提高結(jié)構(gòu)的抗扭承載力：當(dāng)結(jié)構(gòu)布置的調(diào)整較困難時(shí)，可以在設(shè)計(jì)中考慮“雙向地震組合”以提高結(jié)構(gòu)的承載能力，或增大計(jì)算扭矩，將附加扭矩加大，增大構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)力，提高結(jié)構(gòu)的抗扭承載力。同時(shí)也應(yīng)增加抗震構(gòu)造措施和延性措施，提高結(jié)構(gòu)變形的延性，加強(qiáng)局部薄弱部位。

(3)設(shè)置防震縫：當(dāng)結(jié)構(gòu)平面復(fù)雜、不對(duì)稱或各部分剛度、高度和重量相差懸殊時(shí)，調(diào)整抗扭剛度難以滿足規(guī)范要求，可以設(shè)置防震縫，把整個(gè)結(jié)構(gòu)分成幾個(gè)相互獨(dú)立的規(guī)則結(jié)構(gòu)。同時(shí)防震縫也可起沉降縫和溫度縫的作用。

4、結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)

為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

控制軸壓比限值的調(diào)整措施有：

①提高箍筋的橫向約束能力，包括體積配箍率和箍筋的強(qiáng)度與構(gòu)造形式等。②提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，這樣可以提高核心區(qū)混凝土抗壓碎的能力或核心

區(qū)混凝土的極限壓應(yīng)變能力。

③提高縱向鋼筋和配筋率與強(qiáng)度；這樣可以提高柱周邊縱向鋼筋承擔(dān)截面軸壓的能力，相應(yīng)減小了核心區(qū)混凝土的壓應(yīng)力，提高框架柱的變形能力。

④采用輕質(zhì)高強(qiáng)的新材料，如采用鋼結(jié)構(gòu)建筑體系等，減小上部結(jié)構(gòu)的重量。

三、提高高層砌體結(jié)構(gòu)抗震能力的措施

要使砌體房屋具有良好的抵御地震破壞的能力，除應(yīng)滿足抗震設(shè)計(jì)基本要求和進(jìn)行抗震計(jì)算外，還必須重視抗震構(gòu)造措施，以保證結(jié)構(gòu)在地震作用時(shí)的安全。

1、構(gòu)造柱

歷次地震震害表明，設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱可以明顯改善多層砌體的抗震性能，震害經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)研究得出的一致結(jié)論是：①構(gòu)造柱能提高砌體受剪承載力10％～30％左右，提高幅度與墻體高寬比、豎向壓力和開(kāi)洞情況有關(guān)；②構(gòu)造柱主要是對(duì)砌體起約束作用，使之有較高的變形能力；③構(gòu)造柱應(yīng)放置在震害較重、連接構(gòu)造比較薄弱和易于應(yīng)力集中的部位。外廊式和單面走廊式的多層房屋，應(yīng)根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù)，且單面走廊的縱墻均應(yīng)按外墻處理。

①構(gòu)造柱最小截面可采用240mm×180mm，縱向鋼筋宜采用4Φ12，箍筋間距不宜大于250mm，且在柱上下端宜適當(dāng)加密；7度時(shí)超過(guò)六層、8度時(shí)超過(guò)五層和9度時(shí)，構(gòu)造柱縱向鋼筋宜采用4Φ14，箍筋間距不應(yīng)大于200mm；房屋四角的構(gòu)造柱可適當(dāng)加大截面及配筋。

②鋼筋混凝土構(gòu)造柱必須先砌墻，后澆柱，構(gòu)造柱與墻連接處宜砌成馬牙槎，并應(yīng)沿墻高每隔500mm放2Φ6拉結(jié)構(gòu)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不宜小于lm

③構(gòu)造柱應(yīng)與圈梁連接，以增加構(gòu)造柱的中間支點(diǎn)。構(gòu)造柱與圈梁連接處，構(gòu)造柱的縱筋應(yīng)穿過(guò)圈梁，保證構(gòu)造柱縱筋上下貫通。

④構(gòu)造柱可不單獨(dú)設(shè)基礎(chǔ)，但應(yīng)伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm的基礎(chǔ)圈梁相連。

2、圈梁

圈梁對(duì)房屋抗震有重要的作用，是多層砌體房屋的一種經(jīng)濟(jì)有效的抗震措施，其主要功能為加強(qiáng)房屋的整體性。由于圈梁的約束作用，減小了預(yù)制板散開(kāi)以及墻體出平面倒塌的危險(xiǎn)性，使縱、橫墻能保持一個(gè)整體的箱形結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮各片墻體的平面內(nèi)抗剪強(qiáng)度，有效抵御來(lái)自任何方向的水平地震作用。

(1)圈梁的設(shè)置

現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋與墻體有可靠連接的房屋，可不另設(shè)圈梁，但樓板沿墻體周邊應(yīng)加強(qiáng)配筋并應(yīng)與相應(yīng)的構(gòu)造柱鋼筋可靠連接。

(2)圈梁的構(gòu)造

多層普通磚、多孔磚房屋的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：

①圈梁應(yīng)閉合，遇有洞口圈梁應(yīng)上下搭接。圈梁宜與預(yù)制板設(shè)在同一標(biāo)高處或緊靠板底。

②圈梁在要求的間距內(nèi)無(wú)橫墻時(shí)，應(yīng)利用梁或板縫中配筋替代圈梁。

③圈梁的截面高度不應(yīng)小于120mm，為加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性和剛性而增設(shè)的基礎(chǔ)圈梁，截面高度不應(yīng)小于180mm，配筋不應(yīng)少于4Φ12。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 唐群詩(shī)．砌體結(jié)構(gòu)的主要震害特征及抗震設(shè)計(jì)[J].國(guó)外建材科技，2007，06

篇(7)

關(guān)鍵詞:高層建筑；抗震設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)建筑逐漸向高層建筑和超高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展。高層建筑的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層數(shù)比較高，建筑地基承受的荷載比較大。地震發(fā)生時(shí)，震源對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生沖擊力，容易造成建筑梁、柱斷裂，建筑倒塌等現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅到人民群眾的安全。我國(guó)是地震災(zāi)害比較頻繁的國(guó)家，高層建筑抗震設(shè)計(jì)一直是社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)，抗震設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到高層建筑的質(zhì)量。因此高層建筑抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候要根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。

1超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)與常規(guī)抗震設(shè)計(jì)的比較

1.1基于性能的抗震設(shè)計(jì)的概念

概念設(shè)計(jì)是目前一種比較先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)相比，概念設(shè)計(jì)不需要精準(zhǔn)的計(jì)算或參考建筑設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)的目錄，而是設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，按照建筑結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理，從建筑結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行把握設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)思想無(wú)法滿足人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震功能的要求,為了提高建筑結(jié)構(gòu)抗震安全性能要求,抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)生了較大變化。比如建筑結(jié)構(gòu)以力分析為主并兼顧力與變形，考慮到建筑結(jié)構(gòu)變形、耗能和損失，以及非線性分析和可靠性分析。基于性能的抗震設(shè)計(jì)是20世紀(jì)90年代美國(guó)建筑設(shè)計(jì)師提出來(lái)的一個(gè)全新的設(shè)計(jì)理念。它的主要核心是將抗震設(shè)計(jì)從保護(hù)居民生命財(cái)產(chǎn)安全為基本目標(biāo)轉(zhuǎn)移到不同風(fēng)險(xiǎn)水平地震作用力下滿足人們對(duì)建筑的性能要求，通過(guò)多層次、多目標(biāo)的抗震安全設(shè)計(jì)，保障建筑安全，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和投資效益的平衡，滿足人們對(duì)建筑的個(gè)性需求。

1.2我國(guó)常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法

當(dāng)前大部分國(guó)家的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范為“小震不壞、中震可修、大震不倒”的原則，我國(guó)采用二階段抗震設(shè)計(jì)方法滿足工業(yè)建筑和民用建筑實(shí)現(xiàn)以上三個(gè)原則的抗震要求，并在這個(gè)基礎(chǔ)上根據(jù)建筑物抗震重要性分成甲、乙、丙、丁四類建筑物，根據(jù)建筑物的類別設(shè)置相應(yīng)的抗震防烈要求。二階段抗震設(shè)計(jì)方法如下:第一階段是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，也就是小震的地震洞參數(shù)，通過(guò)彈性模量計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的彈性地震作用力,并與建筑物風(fēng)荷載、雪荷載、水平荷載等進(jìn)行組合，計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)截面的抗震承載力，確保建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，并通過(guò)合理的平面結(jié)構(gòu)布置，確保建筑結(jié)構(gòu)的抗拉力。第二階段則是驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性，也就是對(duì)地震作用下很容易倒塌的建筑結(jié)構(gòu)按照大震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，處理好建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，以免地震發(fā)生時(shí)首先沖擊建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，影響到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

1.3常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法與基于性能抗震設(shè)計(jì)方法的比較

基于常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法與基于性能抗震設(shè)計(jì)方法在設(shè)防目標(biāo)、設(shè)計(jì)實(shí)施方法和檢驗(yàn)方法、實(shí)現(xiàn)性能和工程應(yīng)用方面都有所不同，具體見(jiàn)表1。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，基于性能抗震設(shè)計(jì)方法是未來(lái)建筑抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，它適應(yīng)了社會(huì)新技術(shù)和新工藝發(fā)展需求，能夠滿足建筑業(yè)務(wù)單位和使用單位對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟(jì)性等相關(guān)要求。

2超限高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)

某酒店塔樓的高度是168.9m，結(jié)構(gòu)計(jì)算高度為176m，建筑結(jié)構(gòu)為B類鋼筋混凝土高層建筑。建筑場(chǎng)地類別為III類，建筑抗震等級(jí)為二級(jí)。

2.1結(jié)構(gòu)的抗震性能水準(zhǔn)

按照相關(guān)規(guī)定，酒店的塔樓高度、平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則等不能超限，所以在第一、二階段抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須采取有效的方法滿足建筑工程國(guó)家以及地方相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，并將基于性能抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)概念進(jìn)行設(shè)計(jì)。按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的抗震性能設(shè)計(jì)方法以及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定該酒店的性能水準(zhǔn)為C類，具體控制目標(biāo)如下:

2.2建筑結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)

超限高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性、高度等方面超出了建筑工程規(guī)范中的適用限值，使得抗震設(shè)計(jì)缺乏相應(yīng)的參考依據(jù)。基于性能目標(biāo)設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要綜合考慮到建筑場(chǎng)地實(shí)際設(shè)防裂度、超高限值以及建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則等經(jīng)濟(jì)因素，對(duì)超高建筑的薄弱環(huán)節(jié)、主抗側(cè)力構(gòu)件等結(jié)構(gòu)變形能力和抗震承載能力有具體的性能目標(biāo)。按照建筑工程設(shè)計(jì)中相關(guān)內(nèi)容，建筑結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件由建筑結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)工程實(shí)際情況分析。比如水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件和支撐豎向構(gòu)件、大懸挑結(jié)構(gòu)的主要懸挑構(gòu)件、長(zhǎng)短柱在同一樓層的數(shù)量相當(dāng)于在該層各個(gè)長(zhǎng)短柱等要求。這其實(shí)是將過(guò)去常規(guī)抗震設(shè)計(jì)中的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)計(jì)原則進(jìn)行量化和細(xì)化。比如將A級(jí)性能目標(biāo)設(shè)計(jì)要求建筑結(jié)構(gòu)小震不壞、中震和大震不壞，就是要求建筑結(jié)構(gòu)在中震和大震中依然保持一定的彈性。

3結(jié)語(yǔ)

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，常規(guī)的建筑工程抗震設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)下建筑設(shè)計(jì)的要求，基于建筑結(jié)構(gòu)性能抗震設(shè)計(jì)理念對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的目標(biāo)進(jìn)行量化，明確抗震目標(biāo)性能，能夠提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，必將成為建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn):